MX2014012938A - Valvula de control de petalos con arandela de sellado para unidades de conexion separables para mangueras flexibles. - Google Patents

Abstract

Se describe una válvula de control (5, 5´) para unidades de conexión para mangueras flexibles, comprendiendo una pluralidad de pétalos (segmentos o sectores) (6, 7; 6´, 7´) giratorios entre una posición de abertura completa y una posición de cierre completo, en donde los pétalos giratorios (6, 7; 6´, 7´) con diferente forma y tamaño alternan en pares a lo largo de la circunferencia de la unidad de conexión; los pétalos (6, 6´) de tamaño más pequeño tienen una forma sustancialmente triangular con lados laterales rectos (38) y un extremo redondeado (36), el cual topa de manera hermética al fluido contra los lados laterales rectos correspondientes (33) y las partes curvas (34) de los pétalos de tamaño más grande cuando la válvula está cerrada; dichos lados laterales (38) y dicho extremo curvo (36) de los pétalos de tamaño más pequeño (6, 6´) tienen una cavidad continua (80) con una sección transversal en forma de cola de milano y entrada lateral pequeña (81) en la cual está alojada y retenida una arandela de sellado (82) con una sección transversal sustancialmente circular y extremos fijos en una manera removible a los extremos remotos de dichos lados laterales (38).

Description

VALVULA DE CONTROL DE PETALOS CON ARANDELA DE SELLADO PARA UNIDADES DE CONEXIÓN SEPARABLES PARA MANGUERAS FLEXIBLES CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a una válvula de control de pétalos para unidades de conexión separables para mangueras para transferir productos de fluido, en particular productos de petróleo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se sabe que la transferencia por mar de productos de petróleo desde la instalación petroquímica, desde la plataforma, de petrolero a petrolero, de petrolero a instalación terrestre y viceversa se lleva a cabo a través de mangueras flexibles y unidades de conexión de manguera que consisten de dos partes separables, cada una proporcionada con una válvula de control respectiva que se cierra automáticamente al momento de la separación para limitar los derrames de producto en el mar, con la consecuente menor contaminación de este último. Estas unidades de conexión son colocadas en la parte de la manguera flexible colocada en el mar y tienen el objetivo primario de proteger la manguera, y más en general la línea de conexión, en caso de situaciones anormales que causen un tirado excesivo de la manguera o presión excesiva en la línea Dichas situaciones anormales pueden ser: rompimiento y deriva de petroleros o más en general instalaciones de petróleo (FPSO) estirando asi la manguera flexible, mar embravecido que provoca la tracción en la manguera más allá de los limites, choque del bote con la manguera y arrastre de la misma creando asi cargas excesivas sobre la misma, cierre rápido de la válvula corriente abajo del flujo o cualquier otro motivo que provoque una excesiva carga axial y/o incremento de presión.

Las unidades de conexión actualmente disponibles están hechas de manera que las válvulas de control son cerradas automáticamente después de la separación de las dos partes de la unidad de conexión, es decir, sin control por un operador en las situaciones antes mencionadas.

También se conocen válvulas de control de fluido del tipo pétalo, es decir, que consisten de una pluralidad de segmentos o sectores giratorios, los cuales son rotados entre una posición de abertura, en la cual los pétalos son sustancialmente paralelos a la dirección de flujo del producto de petróleo, y una posición de cierre en la cual los pétalos convergen transversalmente al eje de la unidad para bloquear el flujo de producto. El movimiento desde la posición de abertura a la posición de cierre ocurre bajo la desviación de medios elásticos cuando la acción de retención ejercida, por ejemplo, por una manga interior axialmente removible, cesa debido al esfuerzo de tracción axial impuesta sobre la unidad de conexión. Frenos dinámicos de fluido ralentizan de manera apropiada la velocidad de cierre de la válvula corriente arriba para evitar la presión excesiva, denominado martillo de agua, determinada por la acción combinada de los medios elásticos y del fluido presurizado, lo cual puede tener efectos destructivos en la válvula de control y en la unidad de conexión en si misma.

Una válvula de control de pétalos particular se describe en la solicitud de patente italiana MI2010A002248, presentada el 6 de diciembre de 2010, y comprende pétalos giratorios (o segmentos o sectores) de diferente forma y tamaños que alternan en pares a lo largo de la circunferencia de la unidad de conexión, y si se utilizan para la válvula de control corriente arriba en la dirección de flujo de fluido, son controlados de manera que sectores más pequeños se cierran de manera más lenta que aquellos más grandes.

De esta forma, el martillo de agua y los efectos dañinos correspondientes para la instalación se pueden evitar durante el proceso de cierre eligiendo de manera apropiada la forma y tamaños de los pétalos y ajustando de manera apropiada los frenos dinámicos de fluido.

A fin de obtener un cierre perfectamente hermético de dicha válvula de control, los bordes de los pétalos generalmente deben aproximarse durante el paso de cierre para alcanzar la posición completamente coincidente de los bordes que no permite la fuga del producto fluido entre un borde y el otro.

Para este propósito, tal como se describió en la solicitud de patente antes mencionada, los pétalos de tamaño más grande tienen una forma sustancialmente triangular con un extremo en forma de V, cuyos lados están destinados a topar de manera hermética al fluido contra los lados correspondientes de los extremos en forma de V de pétalos adyacentes de tamaño más grande, y también tienen lados laterales rectos con una parte curva proporcionada con un escalón curvo que sobresale lateralmente. Los pétalos de tamaño más pequeño a su vez tienen una forma sustancialmente triangular con un extremo redondeado que traslapa dicho escalón curvo de los pétalos adyacentes de tamaño más grande cuando la válvula está cerrada, y acoplar de manera lateralmente hermética dicha parte curva de los pétalos adyacentes de tamaño más grande, y bordes laterales rectos que acoplan de manera hermética los lados laterales rectos de los pétalos adyacentes de tamaño más grande cuando la válvula está cerrada.

A pesar del cuidado dedicado a la formación de los dos tipos de pétalos, se ha encontrado que es muy difícil de obtener un acoplamiento perfectamente hermético de los bordes de pétalos adyacentes.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo con la capacidad para asegurar una hermeticidad prefecta entre un pétalo y el siguiente cuando la válvula está cerrada.

De acuerdo con la invención, dicho objetivo se logra obteniendo, en los lados laterales y el extremo redondeado de los pétalos del lado más pequeño, una cavidad continua con una sección transversal de cola de milano y una entrada lateral pequeña en la cual está alojada y retenida una arandela de sellado con una sección transversal sustancialmente circular y extremos fijos en una manera removible a los extremos remotos de los lados laterales.

Los puntos de fijación de los extremos de la arandela de sellado de preferencia están acomodados cerca de los puntos de pivote del pétalo, de manera que pueden cooperar con anillos de sellado proporcionados en el cuerpo de la unidad de conexión para asegurar también el sellado contra posibles fugas laterales de producto desde el interior al exterior de la unidad de conexión.

La cavidad que aloja la arandela de sellado se extiende a lo largo de una superficie inclinada del pétalo que es contactada por una superficie inclinada en cooperación del pétalo adyacente. De esta manera, el movimiento de acercamiento de los bordes laterales de los pétalos durante el paso de cierre determina un empuje muy superior de la arandela de sellado hacia el interior de la cavidad que el empuje que cierra los pétalos para obtener una mayor seguridad de retención y eficiencia operativa de la arandela de sellado, requiriendo además un muelle con una carga inferior, la cual en consecuencia es más pequeña.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las características de la presente invención serán más aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de una modalidad de la misma, mostrada a manera de ejemplo no limitativo en los dibujos acompañantes, en los cuales: Las figuras 1 y 2 muestran respectivamente una vista lateral y una vista de sección axial, tomada a lo largo de la línea II-II en la figura 1, de la unidad de conexión para mangueras flexibles con válvulas de control de pétalos de acuerdo con la presente invención; La figura 3 muestra una vista en sección axial de la misma unidad de conexión durante un proceso de separación de dos partes con las válvulas de control ya cerradas; La figura 4 muestra una vista de sección de la unidad de conexión tomada a lo largo de la linea IV-IV en la figura 3; La figura 5 muestra a manera de ejemplo una vista en perspectiva de uno de los pétalos de tamaño más pequeño de la válvula de control que está corriente arriba en la dirección de flujo del producto fluido; La figura 6 muestra una vista plana del mismo pétalo; La figura 7 muestra una vista en secciones del mismo pétalo tomada a lo largo de la linea VII-VII en la figura 6; La figura 8 muestra una vista lateral del mismo pétalo; La figura 9 muestra a manera de ejemplo una vista en perspectiva de uno de los pétalos de tamaño más grande de la válvula de control que está corriente arriba en la dirección de flujo del producto de petróleo; La figura 10 muestra una vista plana del mismo pétalo en la figura 9; La figura 11 muestra una vista lateral del mismo pétalo en la figura 9; Las figuras 12 y 13 muestran una vista parcialmente seccionada de los asientos de carcasa de los pernos esféricos con los cuales se proporcionan los pétalos en las figuras 5-8 y 9-11; La figura 14 muestra la manera en que un pétalo de tamaño más pequeño traslapa un pétalo de tamaño más grande en la posición de cierre de la válvula a la cual pertenecen dichos pétalos; La figura 15 muestra una vista en sección transversal de la unidad de conexión a través de los puntos de pivote de los pétalos de acuerdo con la linea XV-XV en la figura 1; La figura 16 muestra un detalle agrandado de uno de los puntos de pivote mostrados en la figura 15; Las figuras 17-23 muestran detalles relacionados con el posicionamiento y operación de la arandela de sellado con la cual se proporcionan los pétalos de tamaño mas pequeño.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 muestra una unidad de conexión para mangueras flexibles, la cual comprende dos partes de válvula separables o cuerpos 1 y 2, corriente arriba y corriente abajo en la dirección de flujo del producto de fluido transportado indicado por la flecha F en la figura 2, respectivamente.

Las dos partes 1 y 2 están conectadas por tornillos de estallido 3, los cuales se rompen en caso de un fuerte esfuerzo de tracción (igual a o mayor que la carga de asentamiento), permitiendo asi separar las dos partes.

Una manga deslizante cilindrica 4 8figura 2) está acomodada dentro de la unidad de conexión, dicha manga es automática y axialmente removible de la unidad de conexión cuando las dos partes de la unidad son separadas.

La manga cilindrica 4 mantiene la posición normalmente abierta de dos válvulas de sector giratorias 5-5' colocadas corriente arriba y corriente abajo en la dirección de flujo del producto de petróleo, respectivamente.

Las funciones y modos operativos de la manga 4 se describen, por ejemplo, en la solicitud de patente Italiana MI2009A002146 presentada el 4 de diciembre de 2009 por el Solicitante.

Cada válvula 5-5' consiste de dos series de pétalos o segmentos 6-7 y 6' -!' de diferente forma y tamaños, las cuales alternan de manera circunferencia y son giratorias alrededor de los ejes respectivos 8-8' entre la posición de abertura en la figura 2 y la posición de cierre en las figuras 3 y 4.

Las figuras 5-14 muestran a detalle, nuevamente a manera de ejemplo, la forma y función de los pétalos 6 y 7 de la válvula de control corriente arriba 5, hechos de acuerdo con la presente invención. Esto también aplica a pétalos 6' y ?' de la válvula de control corriente abajo 5' .

En las figuras 9-13 se muestra un pétalo 7 de tamaño más grande, en donde se observa que este pétalo consiste de un cuerpo aproximadamente triangular 51 que es proporcionado con un extremo en forma de V 31, cuyos costados 32 están destinados a topar en forma hermética al fluido contra los costados correspondientes de los otros pétalos adyacentes 7. El pétalo 7 tiene costados laterales 33 con un extremo curvo 34, desde el cual se extiende un escalón curvo 35 lateralmente, en el cual descansa un costado del pétalo 6 de tamaño más pequeño interpuesto entre dos pétalos 7 de tamaño más grande cuando la válvula 5 está cerrada. Dos proyecciones oblicuas 53 se traslapan y son integrales (o están restringidas en puntos de fijación 54 y 55) a la superficie corriente arriba 56 del cuerpo 51 que mira al flujo de producto de petróleo cuando la válvula está cerrada. El pétalo 7 también incluye puntos de pivote parcialmente esféricos 61 (mostrados con mayor detalle en la figura 13) y un talón de control 62.

A su vez, en las figuras 5-8 se muestra un pétalo 6 de tamaño más pequeño, donde se observa que consiste de un cuerpo aproximadamente triangular 52 que es proporcionado con un extremo redondeado 36 con un escalón 37 (figura 8), el cual acopla de manera hermética las partes curvas 34 de dos pétalos adyacentes 7 cuando la válvula 5 está cerrada, y con lados rectos 38 los cuales acoplan de manera herméticas los lados laterales 33 de los dos pétalos adyacentes 7 cuando la válvula 5 está cerrada. Dos aletas 59, las cuales sobresalen lateralmente desde los lados 38 y son proporcionadas con cavidades curvas 60 adaptadas para alojar, cuando la válvula está cerrada, las proyecciones correspondientes 53 de los pétalos adyacentes 7 (como se muestra con mayor detalle a continuación), se traslapan y quedan restringidas en puntos de fijación 58 a la superficie corriente arriba 57 del cuerpo 52. El pétalo 6 también incluye puntos de pivote parcialmente esféricos 63 (mostrados con mayor detalle en la figura 12) y un talón de control 64.

El pétalo 6 es proporcionado con una cavidad 80 que se extiende de manera continua a lo largo del extremo redondeado 36 y los lados laterales rectos 38 del cuerpo de pétalo (figuras 5, 6 y 8), y como se muestra a través de detalle agrandado en la figura 17, tiene una sección transversal en forma de cola de milano con una entrada pequeña 81. Una arandela de sellado 82 (típicamente una junta tórica circular) está alojada y es retenida dentro de la cavidad 80, los extremos de la arandela de sellado están fijos a los extremos remotos de los lados 38 de los pétalos, cerca de los asientos de pivote 63, por medio de placas de bloqueo 83 que tienen un soporte moleteado que sobresale lateralmente 84 traslapando el extremo de la arandela de sellado 82 y presionado sobre el soporte por medio de un tornillo 85. Los detalles de un punto de fijación de un extremo de la arandela de sellado 82 y de una placa 83 se muestran en las figuras 18-21.

La figura 22 muestra a su vez que la entrada a la cavidad 80 se obtiene sobre un plano inclinado del lado lateral 38 del pétalo 6, el cual se acopla con un plano inclinado correspondiente del lado lateral 33 del pétalo adyacente 7 cuando la válvula está cerrada. Esto determina, inmediatamente antes de la terminación del movimiento de cierre y después cuando la válvula está cerrada, un empuje cruzado del pétalo 7 en la arandela de sellado 82 que tiende a empujar y mantener la arandela de sellado 82 dentro de la cavidad para una mayor seguridad de retención y eficiencia operativa de la arandela de sellado.

Finalmente, la figura 23 muestra que el extremo de la arandela de sellado 82 coopera con un anillo de sellado 86 (típicamente una junta tórica) proporcionado en el cuerpo de la unidad de conexión para evitar la fuga de producto desde el interior al exterior de la unidad de conexión.

De manera similar, los pétalos 6' de la válvula de control 5' completamente idénticos a los pétalos 6 de la válvula 5 también incluyen una cavidad y una arandela de sellado justo como aquellos descritos e indicados por 80 y 82 para los pétalos 6 de la válvula de control 5, y por lo tanto se considera que no es necesaria la repetición de la descripción.

Los pétalos 7 y 6 pueden rotar alrededor de ejes respectivos y girados a uno u otro por medio de pernos esféricos 70, mostrados en las figuras 14, 15 y 16, los cuales están rotativamente alojados en los asientos parcialmente esféricos 61 y 63 de los pétalos antes mencionados. Cada perno esférico 70 es proporcionado con un cuello de posicionamiento roscado 71 (figura 16) que es insertado y atornillado en un agujero radial respectivo 72 del cuerpo de la unidad de conexión. Una tapa de bloqueo 73 está atornillada en el mismo agujero 72 y actúa sobre el cuello 71 para mantener el perno esférico 70 en la posición correcta. Una arandela de sellado 75 está interpuesta entre las superficies laterales de la tapa 73 y el agujero 72 para evitar fugas de fluido a través de los puntos de pivote.

Pernos esféricos similares 70 con el cuello 71 y la tapa de bloqueo 73 son proporcionados para los pétalos de la válvula de control 5', como se muestra en las figuras 2 y 3.

Las figuras 4 y 14 muestran la configuración de cierre de los pétalos 7 y 6 de la válvula de control 5. Lo mismo aplica para la válvula 5'.

El movimiento de los pétalos sencillos 7 y 6 de la posición de abertura a la posición de cierre es controlado por un dispositivo de cierre automático 9 del tipo descrito en la solicitud de patente Italiana MI2010A002248, presentada el 6 de diciembre de 2010, el cual actúa sobre los talones 62 y 64 bajo la desviación de muelles helicoidales 17 cuando la manga 4, de acuerdo con los modos explicados en la solicitud de patente Italiana MI2009A002146, es axialmente jalada desde el interior de la válvula 5, cesando asi la acción de retención de los pétalos giratorios 6 y 7 de la válvula en sí misma.

El movimiento de cierre de los pétalos 7 y 6 de la válvula 5 es frenado por la fuga controlada de un fluido de frenado del tipo viscoso desde las cámaras de alojamiento 18 del fluido en si mismo a las cámaras de alojamiento 14 de los muelles 17 a través de tuberías de fuga 19 en las cuales son insertados cartuchos de ajuste de velocidad de flujo 21 que tienen una muesca externa helicoidal.

La velocidad de fuga del fluido de frenado es ajustada por medio de cartuchos diferentemente ranurados 21, a fin de determinar diferentes velocidades de rotación, y por lo tanto de cierre, de los pétalos sencillos de la válvula 5. De manera más específica, la velocidad de cierre de los pétalos 7 de tamaño más grande se establece para ser más rápida que aquella de los pétalos 6 de tamaño más pequeño, los cuales en consecuencia se traslapan y descansan parcialmente sobre los bordes de los pétalos adyacentes 7, logrando así la configuración de cierre en la figura 4. Esto permite obtener un cierre que limite la liberación de producto al máximo cuando se cierra la válvula de control 5, limitando asi el pico de presión generado por el martillo de agua del producto de petróleo a niveles aceptables.

Las aletas 59 de los pétalos 6 de tamaño más pequeño evitan cualquier cierre anticipado de los pétalos 7 de tamaño más grande, y cuando alojan las proyecciones 53 de los pétalos 7 en sus cavidades 60, permiten una colocación precisa de los pétalos en la posición de cierre hermética, como se muestra en la figura 14.

Los pétalos 6'-7' de la válvula de control corriente abajo 5' en la dirección de flujo del producto fluido a su vez son proporcionados con dispositivos de cierre automático, descritos en la solicitud de patente MI2010A002248, los cuales, por medio de los muelles apropiados, actúan sobre los pétales 6' y 7' para determinar la rotación y, por lo tanto, el cierre automático de los pétalos 6' y 7' cuando la manga 4 es sacada (figura 3). El efecto de frenado es aquí determinado por el fluido presurizado dentro de la parte de unión 2.

Para las unidades que tienen un flujo de una dirección, la válvula corriente abajo puede entonces no ser proporcionada con un sistema de frenado sino únicamente con el dispositivo de cierre automático desviado por un muelle.

Finalmente, las arandelas de sellado- 82 aseguran un sellado duradero, preciso entre un pétalo y el otro y entre el interior y el exterior de la unidad de conexión para la válvula 5 y para la válvula 5'.

Claims (5)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Una válvula de control (5, 5') para unidades de conexión para mangueras flexibles, comprendiendo una pluralidad de pétalos (segmentos o sectores) (6, 7; 6', 7') giratorios entre una posición de abertura completa y una posición de cierre completo, en donde los pétalos giratorios (6, 7; 6', 7') con diferente forma y tamaño alternan en pares a lo largo de la circunferencia de la unidad de conexión, y en donde los pétalos (6, 6') de tamaño más pegueño tienen una forma sustancialmente triangular con lados laterales rectos (38) y un extremo redondeado (36), el cual topa de manera hermética al fluido contra los lados laterales rectos correspondientes (33) y las partes curvas (34) de los pétalos de tamaño más grande cuando la válvula está cerrada, caracterizada porque dichos lados laterales (38) y dicho extremo curvo (36) de los pétalos de tamaño más pequeño (6, 6') tienen una cavidad continua (80) con una sección transversal en forma de cola de milano y entrada lateral pequeña (81) en la cual está alojada y retenida una arandela de sellado (82) con una sección transversal sustancialmente circular y extremos fijos en una manera removible a los extremos remotos de dichos lados laterales (38).

2.- La válvula de control de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los puntos de fijación de los extremos de la arandela de sellado (82) están acomodados cerca de los puntos de pivote (63) del pétalo (6, 6' ) de manera que pueden cooperar con un anillo de sellado (86) proporcionado en cada cuerpo de la unidad de conexión para asegurar también el sellado contra las posibles fugas laterales de producto desde el interior al exterior de la unidad de conexión.

3.- La válvula de control de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque dicha cavidad (80) que aloja la arandela de sellado (82) se extiende a lo largo de una superficie inclinada del pétalo (6, 6') que es contactada por una superficie inclinada correspondiente del pétalo adyacente (7, 7').

4.- La válvula de control de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los extremos de dicha arandela (82) son retenidos apretando entre la superficie (57) del pétalo y un soporte moleteado (84) de una placa de bloqueo (83) mantenida en condición presionada por un tornillo de fijación (85)

5.- La válvula de control de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los pétalos (7, 7') de tamaño más grande tienen una forma sustancialmente triangular con un extremo en forma de V (31), cuyos lados están destinados a topar de manera hermética al fluido contra los lados correspondientes de los extremos en forma de V (31) de pétalos adyacentes (7, 7') de tamaño más grande, y también tienen lados laterales rectos (33) con una parte curva (34) proporcionada con un escalón curvo que sobresale lateralmente (35), y los pétalos (6, 6') de tamaño más pequeño tienen a su vez una forma sustancialmente triangular con un extremo redondeado (36) que se traslapa con dicho escalón curvo (35) de los pétalos adyacentes (7, 7') de tamaño más grande cuando la válvula está cerrada, y acopla de manera lateralmente hermética dicha parte curva (34) de los pétalos adyacentes (7, 7') de tamaño más grande, y lados laterales rectos (38) que acoplan de manera hermética los lados laterales rectos (33) de los pétalos adyacentes de tamaño más grande (7, 7') cuando la válvula está cerrada.